傳感器設(shè)備和采樣方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及傳感器設(shè)備。此外，本發(fā)明涉及采樣方法。
【背景技術(shù)】
[0002]生物傳感器是用于檢測(cè)分析物的分析設(shè)備，其組合生物成分與物理化學(xué)檢測(cè)器。生物傳感器目前正在開(kāi)發(fā)用于各種應(yīng)用，諸如醫(yī)療保健、食品安全等。
[0003]當(dāng)前的生物傳感器之一，例如Magnotech平臺(tái)，工作如下。當(dāng)樣本倒入腔室中時(shí)，腔室中的磁珠開(kāi)始經(jīng)由抗體捕獲樣本中的目標(biāo)分子(稱為‘目標(biāo)捕獲’ )ο然后，施加第一磁場(chǎng)以將所有磁珠吸引到腔室的涂覆有抗體的檢測(cè)表面(稱為‘磁吸引’)，其中捕獲目標(biāo)分子的磁珠(即，結(jié)合磁珠)經(jīng)由抗原抗體反應(yīng)結(jié)合到檢測(cè)表面，并且沒(méi)有捕獲目標(biāo)分子的磁珠(即，未結(jié)合磁珠)經(jīng)由磁力被保持在檢測(cè)表面處。接著，施加第二磁場(chǎng)以將未結(jié)合磁珠拉離檢測(cè)表面(稱為‘磁洗’)。然后用光學(xué)方法測(cè)量檢測(cè)表面處的結(jié)合磁珠的量，并且從而測(cè)量樣本中目標(biāo)分子的濃度。
[0004]當(dāng)前的生物傳感器可以在樣本大小非常小的情況下工作，例如100 μ 1，并對(duì)于這種樣本大小具有特定的靈敏度。然而，這種小的樣本大小可能針對(duì)諸如食品安全之類的應(yīng)用是限制/缺點(diǎn)。第一，食品樣本的性質(zhì)決定了 100 μ I的樣本大小是不太有代表性的。第二，食品安全中的靈敏度要求是非常高的。因此，小的樣本大小可能會(huì)導(dǎo)致假陰性或更長(zhǎng)的富集時(shí)間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]基于上述問(wèn)題，在一個(gè)方面中，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例提供傳感器設(shè)備。該傳感器設(shè)備包括:
[0006]-腔室，其中提供磁性粒子，腔室具有檢測(cè)表面且被配置為接收在其中包括目標(biāo)成分的樣本；
[0007]-磁操縱器，被配置為在磁性粒子上施加磁力，以將磁性粒子吸引到檢測(cè)表面，其中在磁性粒子中捕獲目標(biāo)成分的結(jié)合磁性粒子被保持在檢測(cè)表面處，并且在磁性粒子中未捕獲目標(biāo)成分的未結(jié)合磁性粒子也被保持在檢測(cè)表面處；然后被配置為改變施加在磁性粒子上的磁力，以從檢測(cè)表面釋放未結(jié)合磁性粒子；
[0008]-樣本替換單元，被配置為用新樣本替換腔室中的至少部分樣本；
[0009]-傳感器單元，被配置為測(cè)量被保持在檢測(cè)表面處的結(jié)合磁性粒子的量；
[0010]-控制單元，耦合到磁操縱器、樣本替換單元和傳感器單元，其中控制單元被配置為重復(fù)執(zhí)行以下操作直到達(dá)到給定循環(huán)，
[0011]-控制磁操縱器在磁性粒子上施加磁力，以將磁性粒子吸引到檢測(cè)表面，
[0012]-控制樣本替換單元，以用新樣本替換腔室中的至少部分樣本，
[0013]-控制磁操縱器改變施加在磁性粒子上的磁力，以從檢測(cè)表面釋放未結(jié)合磁性粒子；
[0014]并且進(jìn)一步配置為控制傳感器單元，以當(dāng)達(dá)到給定循環(huán)時(shí)測(cè)量與檢測(cè)表面結(jié)合的結(jié)合磁性粒子的量。
[0015]在本實(shí)施例中，樣本替換的數(shù)目(即給定循環(huán))是預(yù)定的并存儲(chǔ)在控制器中。在傳感器設(shè)備的操作期間，控制器將控制樣本替換單元用新樣本替換腔室中的樣本，直到達(dá)到給定循環(huán)。隨著腔室中的樣本多次用新樣本替換，用于檢測(cè)的總樣本體積增加，并且從而提高傳感器設(shè)備的靈敏度。
[0016]本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例提供傳感器設(shè)備。該傳感器設(shè)備包括:
[0017]-腔室，其中提供磁性粒子，腔室具有檢測(cè)表面且被配置為接收在其中包括目標(biāo)成分的樣本；
[0018]-磁操縱器，被配置為在磁性粒子上施加磁力，以將磁性粒子吸引到檢測(cè)表面，其中在磁性粒子中捕獲目標(biāo)成分的結(jié)合磁性粒子被保持在檢測(cè)表面處，并且在磁性粒子中未捕獲目標(biāo)成分的未結(jié)合磁性粒子也被保持在檢測(cè)表面處；并且然后被配置為改變施加在磁性粒子上的磁力，以從檢測(cè)表面釋放未結(jié)合磁性粒子；
[0019]-樣本替換單元，被配置為用新樣本替換腔室中的至少部分樣本；
[0020]-傳感器單元，被配置為測(cè)量保持在檢測(cè)表面處的結(jié)合磁性粒子的量；
[0021]-控制單元，耦合到磁操縱器、樣本替換單元和傳感器單元，并且被配置為執(zhí)行以下操作；
[0022]1.控制磁操縱器在磁性粒子上施加磁力，以將磁性粒子吸引到檢測(cè)表面；
[0023]i1.控制磁操縱器改變施加在磁性粒子上的磁力，以從檢測(cè)表面釋放未結(jié)合磁性粒子;
[0024]ii1.確定保持在檢測(cè)表面處的結(jié)合磁性粒子的量是否高于預(yù)定閾值；
[0025]-如果否，控制單元進(jìn)一步被配置為執(zhí)行以下操作，
[0026]-控制磁操縱器在磁性粒子上施加磁力，以將磁性粒子吸引到檢測(cè)表面；
[0027]-控制樣本替換單元，以用新樣本替換腔室中的至少部分樣本；
[0028]-控制磁操縱器改變施加在磁性粒子上的磁力，以從檢測(cè)表面釋放未結(jié)合磁性粒子;
[0029]并且然后被配置為執(zhí)行i至i i i的操作。
[0030]在本實(shí)施例中，樣本替換的數(shù)目在傳感器設(shè)備操作期間基于結(jié)合磁性粒子的測(cè)量的量與預(yù)定閾值的比較來(lái)確定。一旦結(jié)合磁性粒子的測(cè)量的量達(dá)到預(yù)定閾值，就停止樣本替換，這使傳感器設(shè)備的檢測(cè)更加靈活。
[0031]在另一方面中，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例提供采樣方法。該方法包括以下步驟:
[0032]a.向腔室添加樣本，在腔室中提供磁性粒子，樣本包括目標(biāo)成分且腔室具有檢測(cè)表面；
[0033]b.在磁性粒子上施加磁力以將磁性粒子吸引到檢測(cè)表面，其中在磁性粒子中捕獲目標(biāo)成分的結(jié)合磁性粒子被保持在檢測(cè)表面處，并且在磁性粒子中未捕獲目標(biāo)成分的未結(jié)合磁性粒子也被保持在檢測(cè)表面處；
[0034]c.從腔室排出至少部分樣本，并且然后向腔室添加新樣本；
[0035]d.改變施加在磁性粒子上的磁力，以從檢測(cè)表面釋放未結(jié)合磁性粒子；
[0036]e.重復(fù)步驟b至d給定的循環(huán)。
[0037]本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例提供采樣方法。該方法包括以下步驟:
[0038]A.向腔室添加樣本，在腔室中提供磁性粒子，樣本包括目標(biāo)成分且腔室具有檢測(cè)表面；
[0039]B.在磁性粒子上施加磁力以將磁性粒子吸引到檢測(cè)表面，其中在磁性粒子中捕獲目標(biāo)成分的結(jié)合磁性粒子被保持在檢測(cè)表面處，并且在磁性粒子中未捕獲目標(biāo)成分的未結(jié)合磁性粒子也被保持在檢測(cè)表面處；
[0040]C.改變施加在磁性粒子上的磁力，以從檢測(cè)表面釋放未結(jié)合磁性粒子；
[0041]D.測(cè)量被保持在檢測(cè)表面處的結(jié)合磁性粒子的量；
[0042]E.確定被保持在檢測(cè)表面處的結(jié)合磁性粒子的量是否高于預(yù)定閾值；
[0043]-如果否，執(zhí)行以下步驟:
[0044]-在磁性粒子上施加磁力以將磁性粒子吸引到檢測(cè)表面；
[0045]-從腔室排出至少部分樣本，并且向腔室添加新樣本；
[0046]-改變施加在磁性粒子上的磁力，以從檢測(cè)表面釋放未結(jié)合磁性粒子；
[0047]-返回以執(zhí)行步驟B至E。
【附圖說(shuō)明】
[0048]從以下結(jié)合附圖考慮的詳細(xì)描述，本發(fā)明的上述和其它目的和特征將變得更加顯而易見(jiàn)，其中:
[0049]圖1示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的傳感器設(shè)備的框圖；
[0050]圖2示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的示例性傳感器設(shè)備；
[0051]圖3示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的傳感器設(shè)備的磁吸引的示意圖；
[0052]圖4示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的傳感器設(shè)備的磁洗的示意圖；
[0053]圖5示出由圖2的傳感器設(shè)備實(shí)施的采樣和檢測(cè)方法的流程圖；以及
[0054]圖6示出由圖2的傳感器設(shè)備實(shí)施的另一種采樣和檢測(cè)方法的流程圖。
[0055]貫穿上述附圖，相同的附圖標(biāo)記將被理解為指的是相同、相似或?qū)?yīng)的特征或功會(huì)K。
【具體實(shí)施方式】
[0056]現(xiàn)在將參照本發(fā)明的實(shí)施例，其一個(gè)或多個(gè)示例在圖中圖示。實(shí)施例通過(guò)對(duì)本發(fā)明的解釋的方式來(lái)提供，并且不意指作為對(duì)本發(fā)明的限制。例如，圖示或描述為一個(gè)實(shí)施例的部分的特征可以通過(guò)另一個(gè)實(shí)施例使用以再產(chǎn)生進(jìn)一步的實(shí)施例。旨在的是，本發(fā)明將這些和其它修改和變化包含為在本發(fā)明的范圍和精神內(nèi)。
[0057]本發(fā)明的傳感器設(shè)備可應(yīng)用于多種檢測(cè)場(chǎng)景，例如，本發(fā)明的傳感器設(shè)備可用于檢測(cè)樣本中目標(biāo)成分的濃度。
[0058]磁分離技術(shù)被應(yīng)用于本發(fā)明的傳感器設(shè)備中，以實(shí)現(xiàn)檢測(cè)的目的。在一個(gè)示例中，磁分離技術(shù)可以是使用免疫系統(tǒng)機(jī)制的免疫磁性分離。
[0059]圖1示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的示例性傳感器設(shè)備10。參照?qǐng)D1，傳感器設(shè)備10包括腔室12，以用于接收包括目標(biāo)成分(例如，抗原，對(duì)于免疫磁性分離)的樣本。例如，腔室12可以是空的腔。有利地，腔室12由基本上不透樣本的材料制成。在腔室12中，提供了一群磁性粒子P。磁性粒子可以是例如磁化或可磁化的珠子，其有能力捕獲樣本中的目標(biāo)成分T。
[0060]腔室12具有攜帶結(jié)合位點(diǎn)124 (例如，抗體)的檢測(cè)表面122，那些捕獲目標(biāo)成分(例如，抗原)的磁性粒子可以經(jīng)由抗原抗體反應(yīng)與結(jié)合位點(diǎn)